高頻電子線路

第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日一、高頻電子線路課程是電子信息和通信等專業(yè)的一門技術基礎課二、高頻電子線路課程的研究對象是通信系統(tǒng)中的發(fā)送設備和接收設備的高頻功能電路的功能、基本組成與原理第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對象第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日一、高頻電子線路課程是電子信息和通信等專業(yè)的一門技術基礎課二、高頻電子線路課程的研究對象是通信系統(tǒng)中的發(fā)送設備和接收設備的高頻功能電路的功能、基本組成與原理第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對象高頻是指本課程討論的功能電路的特點:*工作頻率范圍幾百KHz-幾百MHz的高頻頻段；*電路用LCR分離元件和有源器件組成*有源器件的極間電容不能忽略，而且研制電路時必須考慮電路分布電容對電路特性的影響第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日一、高頻電子線路課程是電子信息和通信等專業(yè)的一門技術基礎課二、高頻電子線路課程的研究對象是通信系統(tǒng)中的發(fā)送設備和接收設備的高頻功能電路的功能、基本組成與原理功能是指基本電路能夠完成的信號傳輸和信號變換處理的具體工作任務*功能電路的功能表示形式*輸入信號和輸出信號的數(shù)學表示法輸入信號和輸出信號的波形表示法輸入信號和輸出信號的頻譜表示法例1高頻小信號放大器例2普通調(diào)幅波調(diào)制電路

第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對象第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對象第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對象第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日高頻功能電路可以用不同的器件和不同的電路形式構成。其功能和輸入、輸出頻譜的關系不會因不同器件或不同的電路形式而改變。也就是說實現(xiàn)同一功能電路的功能的基本原理是不變的大規(guī)模集成電路通常是由多個不同功能電路組成的第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對象第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日三通信系統(tǒng)1.通信系統(tǒng)的基本組成2.輸入變換器的功能是將需傳送的信息變換為相應的電信號。*當傳送信息為非電量（例如，聲音、文字等）時輸入變換器是必要的*當傳送的信息本身是電信號（例如，計算機輸出的二進制信號、傳感器輸出的電流或是電壓信號等）時，不能滿足發(fā)送設備的要求條件下，可以不用輸入變換器，而直接將電信號發(fā)送給發(fā)送設備。3.傳輸信道是信號的傳輸通道。有線信道：平行線、同軸電纜和光纜。無線信道；自由空間、水4.輸出變換器是將接收設備的電信號轉變成原來傳送的信號。例如：聲音、文字、圖象等結論：輸入變換器、傳輸信道和輸出變換器不是高頻電子線路課程的研究對象，而發(fā)送設備和接收設備中的有關高頻功能電路才是高頻電子線路的研究對象。

第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對象第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)無線電發(fā)送設備的組成與基本原理

一、無線電發(fā)送設備是以自由空間為傳輸信道，把需要傳送的信息（聲音、文字、圖象）變成電信號，傳送到遠方的接收點。二、信息傳輸?shù)幕疽笕⒒鶐盘栔苯影l(fā)送

1、基帶信號是需傳送的原始信息的電信號。不同的原始信息占有不同的頻帶寬度。例如聲音信號通過微音器變換成電信號，一般來說它占有頻帶是20Hz-20KHz。但對電話來說它強調(diào)可懂度，而不要求音色。因此，國際規(guī)定電話信號的頻帶是300Hz-3.4KHz。又如我國的電視圖像信號的頻帶是0-6MHz?？梢?，基帶信號占有的頻帶屬于低頻范圍。2、基帶信號通過電磁波輻射方式直接發(fā)射有兩個缺點，一是基帶信號占有一定的頻帶寬度，但都在低頻范圍，相互之間不易區(qū)分，很難實現(xiàn)多路通信。二是基帶信號頻率低，要求有很長的天線，在工藝及使用上都是很困難的。目前通信采用載波調(diào)制方式進行是很普遍的。1、希望傳送距離遠；2、能夠實現(xiàn)多路傳輸，且各路信號傳輸時，應互不干擾。第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日2.載波調(diào)制方式分為振幅調(diào)制、相位調(diào)制和頻率調(diào)制三類。能實現(xiàn)這樣的調(diào)制的電路稱為振幅調(diào)制電路、相位調(diào)制電路和頻率調(diào)制電路。3.載波調(diào)制傳送的特點是載波信號相當于運載工具，是頻率很高的高頻、超高頻甚至微波。若采用無線發(fā)射，其天線尺寸可以很小。而對于不同的電臺，可以采用不同的載波頻率，這樣接收時很容易區(qū)分，能實現(xiàn)多路傳輸，互不干擾。1.載波調(diào)制是用需傳送的信息（基帶信號）去控制高頻載波振蕩信號的三參量之一，使其隨需傳送的信息成線性關系變化。四、載波調(diào)制傳送

第二節(jié)無線電發(fā)送設備的組成與基本原理

第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日圖1-2所示是調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻發(fā)射機的基本組成方框圖，圖中只是說明發(fā)射機最基本組成，實際系統(tǒng)會因不同需要而增加許多其它電路。

五、發(fā)射機的基本組成

第二節(jié)無線電發(fā)送設備的組成與基本原理

圖1-2發(fā)射機的基本組成方框圖第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日若主振器的振蕩頻率為，則只需要加緩沖級。若主振器的振蕩頻率為的1/N，則只需要加倍頻器。ui(t)和送到調(diào)制器進行振幅調(diào)制器輸出的調(diào)幅波為

它通過高頻功率放大、傳輸線經(jīng)天線以電磁波形式輻射出去。

下面以圖1-2（a）為例來說明發(fā)射機信息傳輸?shù)倪^程。主振器產(chǎn)生的高頻振蕩信號經(jīng)緩沖或倍頻，并通過高頻電壓放大后，作為高頻載波電壓送給振幅調(diào)制器。設其表達式為其中，

是調(diào)制器輸入高頻載波信號的瞬時值，是它的振幅，

是角頻率。第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日

第三節(jié)無線電接收設備的組成與基本原理

一、無線電接收過程正好和發(fā)送過程相反，它的基本任務是將通過天空傳來的電磁波接收下來，并從中取出需要接收的信息信號。二、最簡單的接收機是由選頻回路和調(diào)解器組成。

1、選頻回路為帶通濾波器，通過改變其中心頻率實現(xiàn)選擇不同電臺的通信。2、接收調(diào)幅信號，解調(diào)器為振幅檢波器，接收調(diào)相信號，解調(diào)器為鑒相器；接收調(diào)頻信號，解調(diào)器為鑒頻器。3、最簡單接收機的缺點，接收靈敏度太差，選擇性也差，很少直接采用。但選頻回路和解調(diào)器是任何接收機不可缺少的部分。圖1-3最簡單的接收機方框圖第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日三、超外差接收機圖1-3所示是應用非常廣泛的超外差接收機的方框原理圖

第三節(jié)無線電接收設備的組成與基本原理

圖1-3超外差式接收機方框圖

第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日超外差式接收機的信號流程：

1.高頻調(diào)諧放大器對外來的已調(diào)波進行選頻和高頻電壓放大，然后送給由混頻器和本機振蕩器組成的變頻器進行變頻。

第三節(jié)無線電接收設備的組成與基本原理

4.中頻放大器放大的已調(diào)波經(jīng)過解調(diào)器取出已調(diào)波的原調(diào)制信號，實現(xiàn)了接收的過程。5.輸入信號為調(diào)幅波時，超外差接收機個功能電路的輸入、輸出信號的頻譜可用圖1-4表示。3.混頻器送出的載波頻率為的已調(diào)波。通過中頻放大器進行電壓放大。中頻放大器是固定頻率放大器，可以實現(xiàn)較高的電壓增益和較高的選擇性。例如：（1）輸入為調(diào)幅波時，通過變頻后只是載波頻率變?yōu)?，其振幅的變化?guī)律不變。（2）輸入為調(diào)相波時，通過變頻后只是載波頻率變?yōu)?，其瞬時相位的變化規(guī)律不變。（3）輸入為調(diào)頻波時，通過變頻后只是載波頻率變?yōu)?，其瞬時頻率的變化規(guī)律不變。Iw2.變頻器是將輸入的已調(diào)波的載波頻率

變換成為頻率較低的（或是較高的）且是固定不變的中間頻率(稱為中頻），而其調(diào)制規(guī)律不變。第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日

第三節(jié)無線電接收設備的組成與基本原理

圖1-4超外差接收機各點信號的頻譜第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日

第三節(jié)無線電接收設備的組成與基本原理

(1)為輸入信號，其頻譜為，為經(jīng)高頻調(diào)諧放大器線性放大的輸出，即，其頻譜為、只是幅值比增大(3)為本振電壓信號，其頻譜為為與經(jīng)混頻后的輸出電壓，其中其頻譜為、（5）為經(jīng)中頻放大器放大的輸出電壓，，其頻譜為、，只是幅值比增大。(6)為調(diào)幅波經(jīng)解調(diào)后的輸出，其頻譜為。第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日第四節(jié)無線信道及傳播方式

一、無線傳輸信道無線傳輸信道有地球表層、大氣層上部的電離層、自由空間和水。二、無線電波的頻率（或波長）不同，其傳播方式、傳播距離和傳播特點也不相同。三、電波在信道中傳播的主要方式可分為三種：地波（繞射）傳播、天波傳播（反射和折射）和直線（視距）傳播。1.地波（繞波）傳播是電波沿著地球彎曲表面?zhèn)鞑?，其示意圖如圖1-5（a）所示。由于地表不是理想的導體，電波沿其地表傳播會有能量損。電波波長越長，損耗越小。因此，通常只有長波和中波范圍才適合繞射方式傳播。地波傳播方式由于地面的電特性不會在短時間內(nèi)有很大變化，其傳播距離比較穩(wěn)定。2.天波傳播是利用電離層的反射和折射來實現(xiàn)傳播的，其示意圖如圖1-5（b）所示。地球表面存在著大氣層，大氣層的上部受太陽照射產(chǎn)生電離層。電離層的一層介質(zhì)，對射向它的無線電波會產(chǎn)生反射和折射作用。同時電離層對電波也有吸收作用。頻率太高的電波會穿過電離層達到外層太空。短波信號主要是利用電離層的反射和折射來實現(xiàn)傳播。特別是利用地面和電離層的多次反射和折射，能實現(xiàn)幾千公里的遠距離通信。但是，電離層的特性受多種因素的影響，這種通信的穩(wěn)定性較差。第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期日3.直線（視距）傳播是電波在天線間沿著直線傳播，其示意圖如圖1-5（c）所示。由于直線傳播要求天線的高度要高才能增大傳播距離，因此，采用一個離地面幾萬公里的衛(wèi)星作為地面信號的轉發(fā)器?？梢允箓鞑ゾ嚯x大大提高，這就是衛(wèi)星通信。其示意圖如圖1-5（d）所示。直線傳播適用于超短波、分米波、厘米波和毫米波。表1-1列